交通运输工程学课件 第一章 交通运输和交通运输系统

第一章交通运输和交通运输系统第一节交通运输的基本概念第二节交通运输发展史第三节交通运输系统及构成要素第四节交通运输发展趋势第五节我国交通运输发展趋势一、运输《辞海》中对运输(Transportation)的解释为:“人和物的载运和输送。”《不列颠百科全书》中对运输的解释为:“将物品与人员从一地运送到另一地及完成这类运送的各种手段。”(17卷181页)《简明大英百科全书》中对运输的解释为:“将货品与人从一地运送到另一地及完成这类运送的各种手段。”(18卷156页)《大美百科全书》中对运输的解释为:“运输即把人或物体从一地方搬运到另一地方。”(27卷46页)综上各项相类似的解释，运输是指借助运输网络及其设施和运载工具,通过一定的组织管理技术,实现人与物的空间位移的一种经济活动和社会活动。运输的四要素是:运输网络及其设施、运载工具、组织管理技术和运输对象——人或物。在经济和社会生活中发生的人与物的空间位移几乎无所不在,但运输只能指具备相关要素的人与物的空间位移。一、运输二、交通交通(Traffic)在《辞海》中的解释为:“各种运输和邮电通信的总称,即人和物的转运和输送,语言、文字、符号、图像等的传递和播送。”我国第一部大百科全书《中国大百科全书·交通卷》对交通的解释为:“交通包括运输和邮电两个方面。运输的任务是输送旅客和货物。邮电是邮政和电信的总称,邮政的任务是传递信件和包裹,电信的任务是传送语言、符号和图像。”《不列颠百科全书》中没有独立的交通条目,采用Transportation的解释为:“人员和货物从一个地点到另一个地点的移动。这种移动通常沿着特定的设施或者路径发生。它可以是例如铁路一样的实体路径,或者可能是一条公认的或指定的路线,也可以是例如航空中的航线路径或者航海中的地理路径。”二、交通从专业角度出发，交通是指“通过一定的组织管理技术,实现运载工具在交通网络上流动的一种经济活动和社会活动”。交通的三要素是:交通网络及其设施、运载工具和组织管理技术。需要指出，在这里,运输对象人或物融合于运载工具之中。事实上,随着社会的进步、经济的发展、物资的位移、人员的流动,运载工具(交通工具)也越来越多地被使用。因此,“交通”的含义习惯于特指“交通工具在交通网络上的流动”。三、交通与运输交通强调的是运载工具(交通工具)在交通线网(交通网络)上的流动情况,而与交通工具上所运载人员与物资的有无和多少没有关系。运输强调的是运载工具上运载人员与物资的多少、位移的距离,而并不特别关心使用何种交通工具和运输方式。交通与运输反映的是同一事物的两个方面，或者说是同一过程的两个方面。这同一过程就是运载工具在交通线网上的流动；两个方面指的是交通关心的是运载工具的流动情况（流量的大小、拥挤的程度）,运输关心的是流动中运载工具上的运载情况（载人与物的有无与多少,将其输送了多远的距离）。因此，运输以交通为前提,没有交通就不存在运输；没有运输的交通,也就失去了交通存在的必要。交通仅仅是一种手段,而运输才是最终的目的。交通与运输既相互区别，又密切相关，统一在一个整体之中。四、交通运输与交通运输系统交通运输(CommunicationandTransportation)：运载工具在交通线网上流动和运载工具上运载人员与物资在两地之间位移这一经济活动和社会活动的总称,以及语言、文字、符号、图像等的传递和播送。交通运输也可以定义为以交通网络及设施和运载工具为依托,以现代联合运输组织管理技术和信息技术为基础,以便捷、安全、高效和经济为目标,通过一种或多种交通运输方式协调配合,组织实现客货运输过程的经济活动和社会活动。交通运输系统：以交通网络及设施和运载工具为依托,以现代联合运输管理技术和信息技术为基础,以便捷、安全、高效和经济为目标,通过一种或多种交通运输方式的协调配合,组织实现客货运输过程的运输组织管理系统。一、世界交通运输发展简史自有人类以来即有运输。早期的人类，以肩扛、背驮或以头顶作为运输方式。其后,随着时间的推移,人们方知驯养牛、马、骆驼、狗、象等动物可以驮运或拉拽重物,以减轻人类自身的负担，图1-1所示为畜力车。其后，人们进而发明了马鞍、牛轭等器具，因之能充分利用动物的力量以增进运输的效能，使运输的发展进入文明时代。随后，轮轴的发明、车辆的出现更是揭开了现代陆路运输发展的序幕。纵观世界范围内交通运输的发展历史，按照不同运输方式在不同时期所起的主导作用，交通运输可以划分为５个发展阶段：水路运输阶段、铁路运输阶段、公路运输阶段、航空运输阶段、管道运输阶段。一、世界交通运输发展简史1.水路运输水路运输是一种历史最悠久的运输方式，同时又是一种现代化的运输方式。在铁路和汽车出现以前，以船舶和运河为基础的水上运输是运人、运货的大动脉，它使社会经济中人和货物的位移达到了当时允许的最高水平。因此，在运输业早期发展阶段，水路运输起着主导作用，成为这个阶段的标志。一、世界交通运输发展简史2.水路运输美洲的印第安人与北美洲的爱斯基摩人制造出十分精良的独木舟作为水上运输工具(图1-2)。进入文明时期之后,帆船首先得到改良。船帆改用编织物制造,船身也有了较佳的设备,在船身之下还有骨架结构作为支撑(图1-3)。1807年，美国人罗伯特·富尔敦提出用蒸汽机作船舶动力的方案,他所发明的“克莱蒙脱”号展示于哈德逊河,证明使用蒸汽机的汽船可以在海上及内河航行(图1-4)。一、世界交通运输发展简史3.铁路运输17世纪开始,英国的煤矿开始用木轨(图1-5)和有轮缘车轮的车辆运送煤和矿石。1825年,英国的乔治·斯蒂芬森在斯克顿和达林顿之间铺设了世界上第一条客货两用的公共铁路,标志着铁路运输时代的开始。1831年,美国人设计了现在使用的平底铁轨,并在英国首次制造。到了1855年,已经能用钢来制造钢轨了(图1-6所示为在钢轨上运行的蒸汽机车)。图1-5木轨图1-6

在钢轨上运行的蒸汽机车4.铁路运输1913年,世界上第一台内燃机车开始运营,随后,各国相继研发内燃机车并投入使用(图1-7)。中华人民共和国成立后,我国第一台电力机车于1958年在湖南株洲诞生,命名为“韶山”号(图1-8)。2022年1月6日,京张高速铁路智能动车组,正线全长174km,实现世界首次每小时350km全自动驾驶,是复兴号的智能升级版(图1-9)。图1-8“韶山”号电力机车图1-9京张高速铁路动车组列车———复兴号智能动车组图1-7内燃机车一、世界交通运输发展简史3.公路运输1769年,法国陆军工程师N·T·Cugnot制造出了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮汽车(图1-10)。1807年,人类第一台以氢气为燃料的内燃机诞生,1826年,第一台用于工业的内燃机诞生。1986年,世界上第一个完整的内燃机汽车正式诞生(图1-11)。自2018年起,新能源汽车

逐渐出现在人们的面前,

低能耗、低污染的优势

使得其从2021年开始

爆发式增长。一、世界交通运输发展简史3.公路运输第一阶段,从19世纪末到第一次世界大战前是初期发展阶段。这一时期汽车数量不多,公路也不够发达,公路运输还只是铁路运输、水路运输的辅助手段,承担部分短途客货运输任务。第二阶段,两次世界大战期间是发展中期。第一次世界大战结束后,汽车生产和公路建设发展很快,汽车逐渐成为人们的主要交通工具。货运方面,公路运输的优越性逐渐显示出来,它不仅成为短途运输的主要工具,而且在长途运输中也开始具备了与铁路运输、水路运输竞争的实力。第三阶段,从第二次世界大战结束至今,是公路运输发展的新时期,高速公路、智能运输系统、自动驾驶车辆、车路协同等成为发展的主题。总体上，公路运输发展过程大体上经历了3个阶段。一、世界交通运输发展简史4.航空运输1782年法国的蒙高菲亚兄弟把羊毛、稻草和麦秆燃烧时产生的轻气体充进球形的袋子,利用气球的浮力飞了起来(图1-12)。美国的莱特兄弟用双翼滑翔机实现了飞行的稳定性和操纵性(图1-13)。图1-12蒙高菲亚兄弟设计的热气球图1-13莱特兄弟的双翼滑翔机一、世界交通运输发展简史一、世界交通运输发展简史4.航空运输1903年第一次实现了用螺旋桨作动力飞行(图1-14)。1959年,喷气式客机的应用(图1-15)。图1-14螺旋桨飞机图1-15喷气式飞机5.管道运输1865年开始利用管道来运输石油。进入20世纪之后,油管运输才成为一种重要的运输方式(图1-16)。我国从1987年开始,到21世纪初,形成“西气东输”“西油东进”“川气出川”的运输格局，管道建设和运营水平跨入世界先进行列。2005年以来,我国形成“横跨东西、纵贯南北、连接海外”“西油东送、北油南运、西气东输、海油(气)登陆”格局,成就了第五大运输体系。图1-16管道运输一、世界交通运输发展简史二、发达国家交通运输系统在发达国家,交通运输系统的形成由最初原始方式水路运输的出现开始,伴随着蒸汽机等现代动力装置的发明,经历了一个铁路、公路、航空和管道等交通运输方式逐步发展和部分替代的过程,并通过政府管制、运输市场的自由竞争和部分淘汰,构成了合理的综合交通运输系统。最早提出综合运输这一概念是在20世纪40-50年代,真正被普遍使用是20世纪90年代前后。美国较早提出综合运输概念是在20世纪40年代,使用的是“运输系统”这一名称。到了20世纪70~80年代,美国逐步放松对各种交通运输方式的管制,比较重视通过市场机制来促进各种交通运输方式在物理设施和营销业务上的协调发展和综合利用。20世纪90年代后,交通运输的发展在美国得到重视,在理论和实践方面都有重大发展。西欧各国对综合运输的研究和发展也比较重视。二、发达国家交通运输系统交通运输理论的研究与实践,如果以20世纪80年代前后为标志,一般可以分为两个阶段。发达国家交通运输系统的发展过程实际上经历了发展阶段、调整阶段和提高阶段三个阶段。第一阶段20世纪80年代以前,以苏联为代表的计划经济体制下的交通运输系统的研究与实践,是在运网不发达、运能相对短缺、追求运输数量和运能充分利用的前提下展开的，是以计划作为配置运输资源的机制,旨在实现系统设计、建设、运营和发展整体优化。第二阶段20世纪80年代以后,苏联的研究和实践基本处于停滞状态,而西方国家交通运输系统的研究与实践的成功,则随着世界经济一体化进程的加速,成为交通运输系统研究与实践的主流。三、我国交通运输发展的新格局在中华人民共和国建立前,我国交通运输业处于停滞和落后状态。中华人民共和国成立以来,我国的交通运输系统经过70多年的发展,尤其是改革开放后40多年的建设,已经有了巨大进步和翻天覆地的变化。2018-2022年，我国建成了全球最大的高速铁路网、全球最大的高速公路网和世界级的港口群。截至2022年底,我国综合交通运输网络总里程达1278.68万km(表1-1)。三、我国交通运输发展的新格局我国交通运输系统运输量结构(表1-2)及交通运输系统周转量结构(表1-3)的调整取得了成效,过度依赖铁路的传统运输结构有了明显改善。三、我国交通运输发展的新格局我国已经建立了一个较为庞大的交通运输网络，并且该网络呈现出不断扩展深化的趋势。2019年我国发布了《交通强国建设纲要》,指出构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通运输体系,打造一流设施、一流技术、一流管理、一流服务,建成人民满意、保障有力、世界前列的交通强国,为全面建成社会主义现代化强国、实现中华民族伟大复兴中国梦提供坚强支撑。一、交通运输系统的构成要素1.运载工具2.交通运输场站(站场)3.交通线路4.交通控制和管理系统5.设施管理系统6.信息管理系统7.经营管理人员和经营机构(１)电子化的装备设施(２)数字化的行业管理(３)人性化的公众信息服务(４)信息化的企业管理(５)其他新兴的产品与服务在交通运输系统中的具体应用二、交通运输各方式技术经济特征（一）铁路运输铁路运输是使用铁路列车运送货物和旅客的一种运输方式。铁路运输运距长，运量大，运费低，属于“线”的运输。（a）客运列车（b）货运列车二、交通运输各方式技术经济特征1）适应性强2）运输能力强3）安全性好4）列车运行速度较高5）能耗小6）环境污染程度低7）运输成本较低8）始发与终到作业时间长和短途运输平均成本高9）货损较大1.铁路运输的技术经济特性二、交通运输各方式技术经济特征1）车路一体2）以列车为客、货运输的基本输送单元，有效使用土地3）铁路具有优越的外部导引技术4）铁路运输设备不能移转5）设备庞大不易维修，且战时容易遭到破坏2.铁路运输的生产组织和经营管理特征1）适合于内陆地区大宗货物的中、长距离运输。2）适合于大批量、可靠性要求高的一般货物和特种货物的运输。3）适合于大批量一次高效运输以及散装、灌装货物运输。4）适用于大批量旅客的中长距离运输,都市与卫星及郊区间的通勤运输。3.铁路运输的适用范围二、交通运输各方式技术经济特征（二）公路运输公路运输是主要使用汽车在公路上运送货物和旅客的一种运输方式，它在中短途运输中的效果比较突出。公路运输与国民经济和人民生活最为密切，其余几种运输方式均需通过公路运输才能达到目的地，属于“面”上可实现“门到门”运输。（a）小汽车（b）客车二、交通运输各方式技术经济特征1.公路运输的技术经济特性1)技术经营性能指标好2)货损货差小，安全性、舒适性不断提高3)送达快4）原始投资少,资金周转快,回收期短5）单位运输成本较高,且污染环境6）运载量小（c）货车（d）电动无人驾驶汽车二、交通运输各方式技术经济特征1）车路分离2）灵活机动3)可实现“门到门”的运输服务4)经营简单2.公路运输的生产组织和经营管理特征3.公路运输的适用范围1)与其他运输方式衔接2)承担中短途运输3)独立承担长途运输二、交通运输各方式技术经济特征（三）水路运输水路运输是一种使用船舶（或其他水运工具）通过各种水道运送货物和旅客的运输方式。水运能耗小，运量大，成本低，但速度慢，也属于“线”的运输。按其航行的区域，可分为远洋运输、沿海运输和内河运输3种类型。前两种又统称为海上运输。（a）客船（b）油轮二、交通运输各方式技术经济特征1.水路运输的技术经济特性1）运输能力大2）运输成本低3）投资少4）劳动生产率高5）航速低6）适应性差2.水路运输的生产组织和经营管理特征3.水路运输的适用范围1）承担大批量货物,特别是散装货物运输。2）承担原料、半成品等低价货物运输。3）承担国际贸易运输,是国际商品贸易的主要运输工具之一。1）便于利用2）不受海洋阻隔3）创办较容易4）国际竞争激烈5）差异性大6）兴衰循环,运费收入不稳7）货物直达性较差二、交通运输各方式技术经济特征（四）航空运输航空运输是一种使用飞机（或其他飞行器）运送人员、物资和邮件的运输方式。航空运输速度快，运量小，成本高，属于“点”的运输。（a）A380客机（b）AC311轻型直升机（c）无人机二、交通运输各方式技术经济特征二、交通运输各方式技术经济特征1.航空运输的技术经济特性1）高科技性2）高速性3）高度的机动灵活性4）安全可靠性和舒适性5）建设周期短、投资少、回收快6）运输成本高7）噪声污染严重8）受气候条件限制二、交通运输各方式技术经济特征1）飞行距离远2）直达性差3）飞机与机场分离4）适用范围广泛5）具有环球性及国际性2.航空运输的生产组织和经营管理特征3.航空运输的适用范围1）适合于担负各大城市之间和国际的快速客运。2）适合于报刊、邮件等对时效性要求高和昂贵、精密、急需货物的运输。3）除一般意义上的民用航空运输外,还有通用航空。二、交通运输各方式技术经济特征（五）管道运输管道运输是一种由大型钢管、泵站和加压设备等组成的运输系统完成运输工作的运输方式。管道运输是输送流体货物的一种运输方式，随着石油工业发展而兴起，并随着石油、天然气等燃料需求的增加而迅速发展，逐渐形成沟通能源产地、加工场所及消费者之间的输送工具。1.管道运输的技术经济特性1)运量大2)占用土地少3)投资少,自动化水平高,运营费用低二、交通运输各方式技术经济特征1）生产与运输一体化2）上门服务3）生产高度专业化4）作业自动化2.管道运输的生产组织和经营管理特征3.管道运输的适用范围1）管道运输主要负担单向、定点、量大的流体状货物(如石油、油气、煤浆、某些化学制品原料等)。2）在管道运输中利用容器包装运送固态货物(如粮食、砂石、邮件等),也具有良好的发展前景。二、交通运输各方式技术经济特征从线路建设投资看,从大到小依次是铁路运输、管道运输、公路运输、内河运输、航空运输、海运运输;从运输工具投资看,从大到小依次是飞机、轮船、火车、汽车；从运营成本看,从大到小依次是航空运输、公路运输、铁路运输、水路运输和管道运输。一、交通运输发展趋势1.专门化一是运输工具专门化，二是运输方式专门化。2.大型化大型化是规模经济在交通运输业的具体体现。3.高速化运输速度的提高是各种运输方式的努力方向，这里的高速化是常速“极